論頁巖氣田地面工程進展及工藝

王鵬

摘要：根據(jù)頁巖氣田的調(diào)研結(jié)果，總結(jié)了該氣田地面采集管網(wǎng)及脫水處理工藝。頁巖氣田采用了高壓采氣、中壓集氣、集中脫水的總體地面工藝流程，氣井與集氣站采取了井站同臺的設(shè)計方式，井口氣體經(jīng)過高壓采氣管線直接輸向集氣站，為了防止天然氣在集氣管網(wǎng)中形成水合物堵塞管道，井口氣在集氣站進行了加熱、節(jié)流、分離的過程，初步分離出其中的游離水。

關(guān)鍵詞：頁巖氣田;集氣站;脫水站

頁巖氣田位于重慶山區(qū)，該區(qū)塊總共將布置平臺63個，氣井253口，預(yù)計年產(chǎn)氣量最大將達到48×108m3/a。本區(qū)塊產(chǎn)出的天然氣將通過川氣東送管道最終向下游輸送。

1 集氣工藝

1.1 集氣站工藝

1.1.1 工藝流程

氣田生產(chǎn)井分布很密，氣井與集氣站采用井站同臺的設(shè)計模式，因此，氣井距集氣站很近，直接經(jīng)采氣管網(wǎng)氣液混輸進入集氣站。因此，該區(qū)塊采氣管線采取高壓采氣的方式，每口單井的井口都主要設(shè)置緊急切斷閥、除砂器等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，并不對井口采出氣做專門的節(jié)流處理。

頁巖氣田集氣站的主要作用是收集井口來氣并對其進行加熱、調(diào)壓與分離計量。井口來氣由于壓力較高在集氣站分為兩次節(jié)流，每次節(jié)流之前先進入加熱爐將其加熱至一定溫度，保證其節(jié)流過程中不會出來水合物，經(jīng)二級節(jié)流后，天然氣壓力為5.0-6.2MPa。匯管分為計量匯管和生產(chǎn)匯管，需要計量的單井來氣進入計量匯管后接入計量分離器，其它井口來氣進入計量匯管接入生產(chǎn)分離器。即使天然氣在進入集氣管網(wǎng)前經(jīng)過了加熱處理以防止其在集氣管網(wǎng)中出現(xiàn)水合物，但以防萬一，集氣站預(yù)留注醇設(shè)施、設(shè)置清管設(shè)施。

根據(jù)井口部署和接入氣井?dāng)?shù)量，集氣站可分為2井式、4井式、6井式、8井式、10井式和12井式，每一類型集氣站都采取標(biāo)準(zhǔn)化配置。加熱爐除2井式采用雙盤管之外，其余4井式一12井式均采用四盤管，即一個加熱爐管2口井;集氣站采用輪換計量方式，單井計量時間為24小時，計量周期為5-10天，一個計量分離器管轄4-6口井。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)集氣站流程

1.1.2.1 02井式集氣站

2井式集氣站配置最為簡單，即單井對應(yīng)一套流程，完成加熱、節(jié)流、分離、計量的過程。2井式集氣站標(biāo)準(zhǔn)化流程見圖1所示。

1.1.2.2 4井式、6井式集氣站

4井式、6井式集氣站在配置方式上是一樣的，即每兩口井的井口來氣進入一套加熱節(jié)流模塊進行加熱節(jié)流后再根據(jù)需求選擇一口井的井口氣進入計量匯管，接入計量分離器，其余井井口氣進入生產(chǎn)匯管接入生產(chǎn)分離器。

1.1.2.3 8井式、10井式、12井式集氣站

8井式、10井式、12井式集氣站配置思路是相似的。這三種集氣站均采用兩口井井口來氣進入同一套加熱節(jié)流模塊，即8井式集氣站設(shè)置4臺加熱爐，10井式設(shè)置5臺而12井式設(shè)置6臺。同樣根據(jù)需求將加熱節(jié)流后天然氣分別導(dǎo)入計量匯管和生產(chǎn)匯管，進入計量匯管的井口氣分別進入兩套計量分離器進行單井分離計量，其余井口來氣進入一套生產(chǎn)分離器進行氣液分離。

1.2 集氣管網(wǎng)工藝

1.2.1 集氣管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)開發(fā)方案，設(shè)計規(guī)模為50×108m3/a，故該氣田最大年產(chǎn)氣量48×108m3/a。前人研究發(fā)現(xiàn)，天然氣與用戶的交接壓力為4.0-4.2MPa，但其進脫水站的最低壓力為4.5MPa。因此，在4.5MPa的條件下（天然氣進脫水站壓力），通過管網(wǎng)壓力計算50億產(chǎn)能集輸管網(wǎng)的最高工作壓力為6.2MPa，結(jié)合試驗井組己建管網(wǎng)的設(shè)計壓力，確定50億方集氣管線設(shè)計壓力為6.4MPa 。

1.2.2 管道布置方案

根據(jù)氣藏分布和初步開發(fā)部署，該區(qū)塊集輸管網(wǎng)總體布置為“輻射+環(huán)形”管網(wǎng)，兩條主要集氣干線能夠覆蓋大部分集氣站。分別進入兩個脫水站，氣田西南方向未接入1， 2號脫水站的3個集氣站直接進入3號集氣站。此種集氣方式安全性好、靈活度高。

2 處理工藝

頁巖氣田所產(chǎn)天然氣不含H2S，含有極少量的CO2，因此要使該氣田產(chǎn)氣達到外輸氣標(biāo)準(zhǔn)，針對其的處理工藝的主要目標(biāo)是降低其水露點。該氣田目前采用了集中脫水的方式處理氣田產(chǎn)氣。井口氣經(jīng)過集氣站的集氣和初步分離后由集氣管網(wǎng)輸送至集中脫水處理站，脫水站采用了三甘醇脫水工藝流程，進站天然氣首先經(jīng)過過濾分離后進入加熱爐加熱至脫水所需溫度，然后進入脫水模塊，最后經(jīng)調(diào)壓計量后外輸。

3 總結(jié)

氣田氣通過集氣管網(wǎng)分別送入三座集中脫水站，進行三甘醇脫水。為了減少地面工程占地面積，所有地面工藝流程均經(jīng)過模塊化分，將天然氣處理過程都進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，設(shè)備全部進行撬裝化組裝，對這些撬裝化設(shè)備進行不同組裝分解，可以適應(yīng)氣田產(chǎn)量變化。

參考文獻：

[1]岑康，江鑫，朱遠星等.美國頁巖氣地面集輸工藝技術(shù)現(xiàn)狀及啟示[J].天然氣工業(yè)，2014，34（06）：102-110.